(57)【要約】【課題】自励振動による損傷を防止することが可能な防雷設備を提供する。【解決手段】防雷設備の電荷放散器１０は、保護構造物に立設された支柱１１と、支柱１１の先端に設けられており、放射状に延びるように配置された複数の突針１２と、突針１２と交差するように配置され、二以上の突針１２に跨って固定された緯線方向補強部材１３及び経線方向補強部材１４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物又は地面に立設された支柱と、
前記支柱の先端に設けられており、放射状に延びるように配置された複数の導電性針状物と、
前記導電性針状物と交差するように配置され、二以上の前記導電性針状物に跨って固定された補強部材と、
を備えることを特徴とする防雷設備。
【請求項２】
前記導電性針状物及び前記補強部材にカシメ固定されることによって前記導電性針状物及び前記補強部材を互いに固定する止め具を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の防雷設備。
【請求項３】
前記支柱と前記複数の導電性針状物とは、テルミット溶接によって互いに接合されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の防雷設備。
【請求項４】
前記複数の導電性針状物は、先端を露出した状態で樹脂によって被覆されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の防雷設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中にイオンを放散して空中電界を緩和し、落雷から構造物を保護する防雷設備に関し、より詳細には、防雷設備における電荷放散器に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電した雷雲の接近により雷雲と地面との間に電界が形成され、その電界強度が徐々に高まっていくと、ついには大気絶縁の破壊に至り、雷雲と大地の間に放電が起こる。これが落雷である。この落雷から保護しようとする構造物（建築物等）又はその周辺に電荷放散器（イオン放散器、イオナイザともいう）を設けて雷雲下部と逆の極性のイオンを上空に放散することによって構造物上空の電界を緩和し、落雷発生を遅らせる防雷設備が知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
従来の電荷放散器には、傘型電荷放散器、ボール型電荷放散器、放散ワイヤ等があり、これらは襲雷時に自然現象である先端放電現象を利用して、保護構造物、大地等に誘導された電荷を放散して電界を緩和することによって、急激な電荷の移動等を防止し、直撃雷による被害を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−３９４５０号公報
【特許文献２】米国特許第５０４３５２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの電荷放散器は線径の細い針金、すなわち突針で構成されているため、着氷現象、着雪現象等でそれ自体の受風面積が増大する環境、又は、強風が発生する環境で使用される場合には、自励振動の発生によって電荷放散器が損傷する恐れがあるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記した事情に鑑みて創作されたものであり、自励振動による損傷を防止することが可能な防雷設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、構造物又は地面に立設された支柱と、前記支柱の先端に設けられており、放射状に延びるように配置された複数の導電性針状物と、前記導電性針状物と交差するように配置され、二以上の前記導電性針状物に跨って固定された補強部材と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、着氷現象等で複数の導電性針状物の受風面積が増大する環境、又は、強風が発生する環境で使用される場合でも、自励振動による導電性針状物の損傷を防止し、安定した直撃雷被害の防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る防雷設備を示す模式図である。
【図２】図１の設置状態の電荷放散器を上から見た図である。
【図３】図１の設置状態の電荷放散器を横から見た図である。
【図４】図３の止め具を示す斜視図である。
【図５】支柱と複数の突針とをテルミット接合した直後の状態を示す図である。
【図６】図５のナゲット及びラッパ管をＸ方向から見た一部破断拡大図である。
【図７】電荷放散器の樹脂コーティング領域を示す図であり、図１の電荷放散器を支柱の軸線に直交する方向から見た図である。
【図８】電荷放散器の樹脂コーティング領域を示す図であり、図１の電荷放散器を支柱の先端側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
＜防雷設備＞
まず、本発明の実施形態に係る防雷設備について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る防雷設備を示す模式図である。図１に示すように、本発明の実施形態に係る防雷設備１は、保護構造物（例えば、建築物）Ｓへの落雷を防止する設備であって、複数の電荷放散器（イオン放散器、イオナイザともいう）１０と、接地２０と、導電線（例えば、銅より線）３０と、を備える。複数の電荷放散器１０は、保護構造物Ｓの側壁に斜め上方へ向けて立設されており、複数の電荷放散器１０のそれぞれに設けられた複数の突針１２（図２参照）が、導電線３０を介して接地２０と電気的に接続されている。
【００１２】
雷雲により生じた負電界が電荷放散器１０の突針１２（図２参照）の先端で極度に高まることによって、大気が電離して正に電離した正イオンが生じて上空に向かって放出される（先端放電現象、いわゆるコロナ放電）。電荷放散器１０は、保護構造物Ｓ周辺の地面に接地２０によって電気的に接続されており、正電荷が地面から電荷放散器１０へ供給されるので、上空に雷雲があり負の電界が形成されている間、電荷放散器１０は突針１２から正イオンを放出し続ける。すなわち、接地２０周辺の地面に集積した正電荷が、導電線３０を通じて保護構造物Ｓに設置された電荷放散器１０へ移動し、正イオンとして放出されると考えられる。電荷放散器１０が正イオンを放出している間、電荷放散器１０上部周辺の空間の電界が弱められるため、相対的に電界の強い空間が雷の経路になる。したがって、電界が弱い電荷放散器１０周辺の空間は、電荷放散器１０設置前に比べて雷の経路になりにくくなり、防雷設備１は、落雷しにくくなる防雷効果を発揮する。
【００１３】
＜電荷放散器＞
続いて、本発明の実施形態に係る電荷放散器１０の構造について説明する。図２は、図１の設置状態の電荷放散器を上から見た図であり、図３は、図１の設置状態の電荷放散器を横から見た図である。図４は、図３の止め具を示す斜視図である。図５は、支柱と複数の突針とをテルミット接合した直後の状態を示す図である。図６は、図５のナゲット及びラッパ管をＸ方向から見た一部破断拡大図である。図７は、電荷放散器の樹脂コーティング領域を示す図であり、図１の電荷放散器を支柱の軸線に直交する方向から見た図である。図８は、電荷放散器の樹脂コーティング領域を示す図であり、図１の電荷放散器を支柱の先端側から見た図である。
【００１４】
図２及び図３に示すように、電荷放散器１０は、いわゆるボール型電荷放散器であって、支柱１１と、複数の突針１２と、複数の緯線方向補強部材１３と、複数の経線方向補強部材１４と、複数の止め具１５と、を備える。なお、図２において、複数の止め具１５は省略されている。
【００１５】
支柱１１は、金属製（例えば、ＳＵＳ鋼）の棒状部材であり、その基端が、ブラケット及びボルト等によって保護構造物Ｓに固定されている。
【００１６】
複数の突針１２は、支柱１１の先端に設けられた導電性の針状物であって、少なくとも１本の突針１２が上方を向くように、支柱１１の先端から放射状に延設されている。本実施形態では、線径２．６ｍｍのＳＵＳ鋼からなる３２本の突針１２が、支柱１１の先端を中心とする外径１．２ｍの半球内に均一に分布するように放射状に延設されている。
【００１７】
複数の緯線方向補強部材１３は、支柱１１の先端を中心とする半球の緯線方向に延設されたリング形状を呈する金属製（例えば、ＳＵＳ鋼）の導電性部材であり、突針１２と交差する場所において、止め具１５によって突針１２に固定されている。本実施形態では、半径の異なる４つの緯線方向補強部材１３が、互いに間隔を空けて配置されている。
【００１８】
複数の経線方向補強部材１４は、支柱１１の先端を中心とする半球の経線方向に延設された円弧形状を呈する金属製（例えば、ＳＵＳ鋼）の導電性部材であり、突針１２と交差する場所において、止め具１５によって突針１２に固定されている。本実施形態では、２つの経線方向補強部材１４が、互いに直交するように配置されている。
【００１９】
図４に示すように、複数の止め具１５は、突針１２及び緯線方向補強部材１３又は経線方向補強部材１４（図４では、緯線方向補強部材１３）とカシメ固定されることによって、突針及び補強部材１３，１４を固定する金属製（例えば、ＳＵＳ鋼）の導電性十字止め具である。
【００２０】
図５及び図６に示すように、電荷放散器１０は、ナゲット１６と、ラッパ管１７と、をさらに備える。
【００２１】
ナゲット１６は、支柱１１の先端と複数の突針１２とをテルミット溶接によって接合した際に形成される拡径部である。
【００２２】
ラッパ管１７は、複数の突針１２の基端が挿通される円筒形状を呈する金属製部材（例えば、銅製）であり、ラッパ管１７の先端側は、先端に向かうにつれて拡径するテーパ形状を呈する。
【００２３】
また、図７及び図８に示すように、複数の突針１２の先端を除いた部分、複数の緯線方向補強部材１３、複数の経線方向補強部材１４、複数の止め具１５及びラッパ管１７は、樹脂皮膜及び撥水性皮膜によって被覆されている（図７及び図８の樹脂コーティング領域Ｃ）。
【００２４】
＜電荷放散器の製造方法＞
続いて、本発明の実施形態に係る電荷放散器１０の製造方法について説明する。まず、図５及び図６に示すように、支柱１１の先端と束ねられた複数の突針１２の基端とをテルミット溶接によって接合する。すなわち、支柱１１の先端と束ねられた複数の突針１２の基端とを当接させた状態で樹脂製の型内に配置し、例えば銅及び錫の粉末を含むテルミット剤を火薬にて加熱して溶かして当接部位に流し込み、支柱１１の先端と複数の突針１２の基端とをテルミット溶接によって接合する。かかるテルミット溶接によって、ナゲット１６が形成される。ナゲット１６の形成後、溶接された支柱１１及び複数の突針１２を型から取り出し、複数の突針１２をラッパ管１７に挿通させ、ラッパ管１７の基端とナゲット１６の先端とを接着等によって固定する。
【００２５】
続いて、図７及び図８に示すように、所定本数の突針１２を基端側にて折り曲げて所定角度に開針し、開針された突針１２に対応する緯線方向補強部材１３を所定位置に配置し、突針１２との交差場所において突針１２及び緯線方向補強部材１３を止め具１５によって固定する。かかる作業は、折り曲げ角度が大きい突針１２及び支柱１１側の緯線方向補強部材１３から順に、全ての突針１２及び緯線方向補強部材１３に関して繰り返される。
【００２６】
全ての突針１２を開針して放射状に延設するとともに全ての緯線方向補強部材１３を止め具によって突針１２にカシメ固定した後に、経線方向補強部材１４を所定位置に配置し、突針１２との交差場所において突針１２及び経線方向補強部材１４を止め具１５によって固定する。かかる作業は、全ての経線方向補強部材１４に関して繰り返される。
【００２７】
緯線方向補強部材１３及び経線方向補強部材１４と突針１２との固定は、交差した突針１２及び緯線方向補強部材１３（又は経線方向補強部材１４）を十字止め具である止め具１５の十字方向に配置された四つの溝内に収容し、治具（専用圧縮器）を用いて止め具１５の溝をカシメることによって、突針１２及び補強部材１３，１４と止め具１５とをカシメ固定することによって実現される。
【００２８】
なお、先端放電現象によって流れる放散電流は非常に微弱であるため、突針１２と補強部材１３，１４とは電気的に低抵抗に接続されていることが望ましい。本実施形態では、金属製の十字止め具である止め具１５を用いることによって、カシメ固定における圧着面の接触抵抗の低減化が図られている。
【００２９】
続いて、ラッパ管１７内に樹脂製塗料を流し込むとともに、複数の突針１２の先端を除いた部分、複数の緯線方向補強部材１３、複数の経線方向補強部材１４、複数の止め具１５及びラッパ管１７に刷毛を用いて樹脂製塗料を塗布することによって、これらを樹脂皮膜によって被覆する（図７及び図８の樹脂コーティング領域）。なお、本実施形態では、樹脂皮膜上に刷毛を用いて撥水性コーティングを施すことによって、撥水性皮膜が形成される。
【００３０】
本発明の実施形態に係る防雷設備１は、放射状に延設された複数の突針１２が補強部材１３，１４によって互いに固定されているので、着氷現象等でそれ自体の受風面積が増大する環境、又は、強風が発生する環境で使用される場合でも、自励振動による電荷放散器１０の損傷を防止し、安定した直撃雷被害の防止に寄与することができる。
また、本発明の実施形態に係る防雷設備１は、突針１２と補強部材１３，１４とが十字止め具である止め具１５を用いてカシメ固定されているので、圧着面の接触抵抗を低減することができる。
また、本発明の実施形態に係る防雷設備１は、支柱１１及び複数の突針１２がテルミット溶接によって接合されているので、複数の突針１２の支柱への固定が容易である。
また、本発明の実施形態に係る防雷設備１は、複数の突針１２が先端を露出した状態で樹脂皮膜及び撥水性皮膜によって被覆されているので、電荷放散器１０の放散性能を確保しつつ、腐食を防ぐとともに着氷、着雪等を防ぐことができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。突針１２の本数及び放射方向は前記したものに限定されず、例えば１２０本の突針１２が全球内に均一に配置されるように放射状に延設されている構成であってもよく、それ以外にも複数の突針１２が三次元的に放射状に延設される構成であればよい。また、緯線方向補強部材１３及び経線方向補強部材１４の本数は前記したものに限定されず、緯線方向補強部材１３及び経線方向補強部材１４以外の補強部材を２本以上の突針１２に跨って固定する構成であってもよい。また、突針１２と補強部材１３，１４との固定は、十字止め具以外の止め具、溶接、接着等によるものであってもよい。また、本発明の電荷放散器１０は、傘型電荷放電器の鉄塔の側面、建築物の屋上、小規模施設周辺の地面等にも設置可能である。また、補強部材は、導電性材料からなるものに限定されず、一の補強部材によって互いに固定される突針１２の本数は、２本以上であればよい。
【符号の説明】
【００３２】
１      防雷設備
１０    電荷放散器
１１    支柱
１２    突針（導電性針状物）
１３    緯線方向補強部材（補強部材）
１４    経線方向補強部材（補強部材）
１５    止め具
１６    ナゲット
Ｃ      樹脂コーティング領域
Ｓ      保護構造物（構造物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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